【摘要】： 本文用ThermoCalc軟件進行了TRIP鋼的成分設計，在熱力學計算的基礎上，確定了TRIP鋼的熱處理工藝，據(jù)此制備了低碳低硅和微合金TRIP鋼。并研究了多種TRIP鋼的性能，實現(xiàn)了相變誘發(fā)塑性鋼(TRIP鋼)在汽車中的應用。 論文主要內(nèi)容如下： 1．用ThermoCalc軟件進行了材料的熱力學計算(包括平衡態(tài)和偏平衡態(tài)的計算)，設計了可熱鍍鋅低碳低硅TRIP和超高強度微合金TRIP鋼的成分。依此確定了熱處理工藝并制備了多種TRIP鋼。 2．研究了低碳低硅TRIP鋼SH的成形性能，發(fā)現(xiàn)其FLD_0達到27.2％，成形性良好。TRIP鋼的斷裂機理為等軸鐵素體先發(fā)生變形，形成微孔洞，然后微孔洞按一定取向在鐵素體中貫穿擴展、貫通形成裂紋，裂紋遇到硬質(zhì)相貝氏體時沿其邊緣行走，遇到殘余奧氏體時，應力集中促使相變誘發(fā)塑性，松弛集中應力，形成裂紋鈍化，而后裂紋扭折、轉向繼續(xù)擴展。 3．SH鋼拉拉疲勞的疲勞極限σ_(0.1)為405MPa，符合σ_(0.1)=774-0.0398lgN公式。低周疲勞的循環(huán)應變硬化系數(shù)n′=0.1887，循環(huán)強度系數(shù)K′=1547MPa；符合(Δε_t)／2=1265／(2.05×10~5)(2N_f)~(-0.1122)+0.3396·(2N_f)~(-0.5929)公式。裂紋擴展門檻值ΔK_(th)為229MPa(mm)~(1/2)，符合(da／dN)=4.130475×10~(-13)(ΔK)~(2.772)公式。較高的疲勞強度和裂紋擴展門檻值表明SH鋼具備良好的疲勞性能。 4．開發(fā)了780MPa和980MPa級別的微合金TRIP鋼1#、2#和4#，延伸率均達到20％左右。1#、2#和4#微合金TRIP鋼激光焊接的焊縫均沒有出現(xiàn)冷裂紋和其它缺陷。激光焊接熔融區(qū)和融合線附近得到全馬氏體組織，相應區(qū)域的硬度也最高。隨碳當量提高焊縫的最高硬度升高。激光焊接小試樣的單向拉伸性能明顯變差，而Erichsen杯突試驗發(fā)現(xiàn)激光焊接板的成形性能較好。 5．用GMAW焊接方法研究TRIP鋼的可焊性發(fā)現(xiàn)，SH鋼和B鋼焊縫綜合機械性能試驗結果均顯示焊縫具有足夠的強度；室溫和-20℃時焊縫金屬和熱影響區(qū)也均具有相當高的抗沖擊能力，高于27J／cm~2。由于TRIP鋼較高的合金元素含量增加了材料的冷裂敏感性，在焊接結構定型和不預熱的情況下只有嚴格控制焊縫中的含氫量才能防止冷裂紋，需控制保護氣體的純度大于99.8％。T型接頭焊接裂紋試驗、CTS裂紋試驗和斜Y坡口焊接裂紋試驗均表明TRIP鋼SH與B均具有良好的抗裂紋能力。SH鋼焊接裂紋試驗的結果為表面裂紋率、斷面裂紋率和根部裂紋率全部為0，B鋼焊接裂紋試驗中，除了Y坡口焊接裂紋試驗的斷面裂紋率為3.4％(也低于具有抗裂紋敏感性的斷面裂紋率經(jīng)驗值10％)外，其余試驗的裂紋率也全部為0。試驗表明與B鋼相比SH鋼可焊性更好。 6．微合金化TRIP鋼氣體保護焊焊接模擬的熱影響區(qū)粗晶區(qū)(CGHAZ)組織和性能研究發(fā)現(xiàn)CGHAZ的沖擊韌性值隨著碳當量的提高呈明顯下降趨勢。單獨添加V對改善TRIP鋼的CGHAZ性能不起明顯作用。Ti和V復合添加對改善TRIP鋼的CGHAZ性能起明顯作用。熱力學預測計算的結果與實際完全一致，證明Ti和V復合的第二相碳氮化物粒子是阻礙奧氏體晶界移動并阻止晶粒長大，使TRIP鋼的CGHAZ性能改善的主要原因。 7．在應用研究中采用CAE仿真分析方法，大大縮短了試制周期并減少了開發(fā)費用，探索了抑制TRIP鋼成形回彈量的方法。TRIP鋼在汽車中的應用獲得了巨大成功，制成的多種復雜汽車零件減重達到19.6％-25％，輕量化效果顯著。
【學位授予單位】：上海大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：TG142.7
【圖文】：

弓奮g=.stren牙!弓Pa溯枷翔即肋朋硼惻。廣廣廣廣廣廣廣廣廣廣廣廣廣廣廣............ULSABBBBBBBBBBBBBBBBBBBBB---一「「〔二習ULSAB-AvCCC...一一一.一TensileS加ngthhh///一一「「「「，，，’’，一一一‘‘‘‘了~~~---..---一一萬百了了了了「「一「l一三一丁一聲’’’’’’門門一l!一”’-一一一一一一弓弓擂L呱畫一肛肛肛肛肛肛nnnnnnnnnnn.。。4540353025勸101550夕召二乞芝材呈熟deajeuSteelgrade圖1.1IJLSAB和ULSAB一vC中汽車車身鋼的使用對比圖正因為汽車輕量化是大趨勢，因此優(yōu)質(zhì)高強度鋼的使用成了潮流I3]。uLsAB-AVC白車身中用到的零件和鋼種概況見圖1.2。基于TRIP鋼特別好的成形性和防撞安全性，最近出現(xiàn)了使用T班P鋼的趨勢，例如保時捷Cayenne車身構件中還用到T咫P鋼制造A柱和B柱[4]，見圖1.3。.DualP卜aseM“勝口PhaseS加e.sJntheBOdySt側eture

AVC白車身中用到的零件和鋼種概況見圖 1.2�；赥RIP鋼特別好的成形性和防撞安全性，最近出現(xiàn)了使用T班P鋼的趨勢，例如保時捷Cayenne車身構件中還用到T咫P鋼制造A柱和B柱[4]，見圖1.3。.DualP卜ase.BH.r，1悅M“勝口PhaseS加 e.sJntheBOdySt側eture ofPors比eC訓enne介萍豁篤坳圖1.2白車身零件及其使用鋼材概況圖1.3保時捷cay~車身中的高強鋼在汽車工業(yè)上使用高強度鋼鋼板的主要原因如下:，護A、一之.‘卜辦決.山曰卜」曰門曰戶。l川:

所以目前歐洲以NCAP的偏移40%的正碰試驗代替己經(jīng)使用了20年的正碰試驗。用碰撞假人獲得的數(shù)據(jù)來評估對前座乘員的保護，評價不同汽車設計的碰撞安全性。新的歐洲.NCAP的偏移40%的正碰試驗和側碰試驗的方法見圖1.4。(a)偏移40%的正碰試驗(b)側碰試驗圖1.4歐洲一NC妙的碰撞試驗目前相當部分的白車身BIW零件用的是安全性有限的軟鋼，而新的具有優(yōu)異動態(tài)性能的先進高強鋼(AHSS)已經(jīng)開發(fā)出來，可以滿足強制的被動安全法規(guī)要求。AHSS包括雙相鋼(DP)，相變誘發(fā)塑性鋼(TRIP)，復相鋼(CP)和馬氏體鋼(M)等，這些鋼種的特征是屈服強度大于300MPa，抗拉強度大于600MPa，而且，除馬氏體鋼外的其它先進高強鋼都因加工硬化率高而具備優(yōu)異的成形性能。將來可以在滿足汽車安全性要求方面擔當重任。圖1.5是當前汽車零件選用AHSS鋼的情況�？梢�

【引證文獻】

相關期刊論文 前2條

1 楊楓;;高錳鋼的研究現(xiàn)狀[J];青年文學家;2011年23期

2 周磊;黃澍;符仁鈺;李麟;;1000MPa級含Al TRIP鋼制備工藝的研究[J];上海金屬;2010年06期

相關博士學位論文 前1條

1 何忠平;應變速率對不同強度級別TRIP鋼力學行為影響的研究[D];上海大學;2012年

相關碩士學位論文 前4條

1 路妍;低合金超高強度鋼組織性能的研究[D];昆明理工大學;2009年

2 聶麗萍;車用高強鋼MAG焊焊接工藝研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2011年

3 崔金鵬;高強度鋼激光焊接的材料機理研究[D];上海交通大學;2009年

4 汪云輝;高錳鋼變形機制及熱軋工藝研究[D];東北大學;2008年

本文編號：2783203